PCBA SMT ReFlow Warpage 熱應力翹曲

PCBA SMT ReFlow Warpage 熱應力翹曲

使用軟體 : Simcenter FloEFD

使用功能 : FloEFD+EDA Bridge+Structural solver

問題描述:

現今的先進製程晶片，是由非常多不同材質、不同功能的晶片堆疊起來，例如MCM多晶片模組、系統級封裝與Fan-in/Fan-out等，這樣的元件使用的材料相當複雜且多元，堆疊在一起時，因材質本身熱膨脹係數不同(CTE)就會產生翹曲(warpage) 。除了晶片元件本身會發生翹曲外，晶片透過表面黏著技術(SMT)結合到電路板時，因晶片與電路板CTE不同，翹曲(Warpage)的狀況就會加劇。而當翹曲超過一定的幅度，就會造成SMT的焊接品質不良，也影響後續的可靠度測試結果。

解決方案:

透過CAE/CFD軟體Simcenter FloEFD，可預先得知PCBA 在SMT reflow製程中的熱翹曲變化，可妥善安排這些溫度特性不同的材料依序堆疊，在加熱與散熱時不會互相影響，進而將重要晶片避開變形較大的位置，提升製程良率。

分析模型:

分析條件:

  • Simulation of SMT reflow process from A->C
  • Thermal
    • A->B 80 sec,  150C->180C
    • B->C 40 sec,  180C->240C
  • Structural
    • Fixed at 3 threaded holes

步驟一:將PCB 6層板細部Trace layout資訊透過FloEDA Bridge匯入FloEFD

步驟二:自動網格生成

PCBA Warpage分析結果:最大位移量0.111 mm

Process from A->C (displacement) Top view

 

Process from A->C (displacement)-Y direction

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